Question

在等比數(shù)列{a_n}中，a_n＞0（n∈N^*），公比q∈（0，1），且a₁a₅+2a₃a₅+a₂a₈=25，又a₃與a₅的等比中項(xiàng)為2．
（1）求數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（2）設(shè)b_n=log₂a_n，數(shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和為S_n，求數(shù)列{S_n}的通項(xiàng)公式；
（3）是否存在k∈N^*，使得

S1

1

+

S2

2

+…+

Sn

n

＜k對(duì)任意n∈N^*恒成立，若存在，求出k的最小值，若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)等比數(shù)列的性質(zhì)可知a₁a₅=a₃²，a₂a₈=a₅²化簡(jiǎn)a₁a₅+2a₃a₅+a₂a₈=25得到a₃+a₅=5，又因?yàn)閍₃與a₅的等比中項(xiàng)為2，聯(lián)立求得a₃與a₅的值，求出公比和首項(xiàng)即可得到數(shù)列的通項(xiàng)公式；
（2）把a(bǔ)_n代入到b_n=

log

an 2

中得到b_n的通項(xiàng)公式，即可得到前n項(xiàng)和的通項(xiàng)s_n；
（3）把s_n代入得到

sn

n

，討論求出

sn

n

各項(xiàng)和的最大值，即可求出k的取值范圍．

解答：解：（1）∵a₁a₅+2a₃a₅+a₂a₈=25，
∴a₃²+2a₃a₅+a₅²=25，
∴（a₃+a₅）²=25，
又a_n＞0，∴a₃+a₅=5，
又a₃與a₅的等比中項(xiàng)為2，
∴a₃a₅=4．
而q∈（0，1），
∴a₃＞a₅，∴a₃=4，a₅=1，
∴q=

1

2

，a₁=16，∴a_n=16×（

1

2

）^n-1=2^5-n．
（2）∵b_n=log₂a_n=5-n，∴b_n+1-b_n=-1，
b₁=log₂a₁=log₂16=log₂2⁴=4，
∴{b_n}是以b₁=4為首項(xiàng)，-1為公差的等差數(shù)列，
∴S_n=

n(9-n)

2

．
（3）由（2）知S_n=

n(9-n)

2

，∴

Sn

n

=

9-n

2

．
當(dāng)n≤8時(shí)，

Sn

n

＞0；當(dāng)n=9時(shí)，

Sn

n

=0；
當(dāng)n＞9時(shí)，

Sn

n

＜0．
∴當(dāng)n=8或9時(shí)，

S1

1

+

S2

2

+

S3

3

++

Sn

n

=18最大．
故存在k∈N^*，使得

S1

1

+

S2

2

++

Sn

n

＜k對(duì)任意n∈N^*恒成立，k的最小值為19．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生靈活運(yùn)用等比數(shù)列性質(zhì)的能力，掌握等比數(shù)列的通項(xiàng)公式，會(huì)進(jìn)行數(shù)列的求和，理解函數(shù)恒成立時(shí)所取的條件．